Resumo
Em complemento à realização da segunda edição do mapa geológico na escala 1:500000 da Guiana Francesa, apresentamos uma síntese pluri-temática detalhada sobre a geologia do referido território. Essa síntese integra resultados de campanha aerogeofísica, de levantamento de campo assim como uma centena de novos dados isotópicos (Pb-Pb e Sm-Nd, principalmente). A evolução complexa da orogênese Transamazônica é discutida em termos de crescimento multi-estágios levando em conta os processos de retrabalhamento de crosta arqueana e de acresção juvenil e de reativação termotectônica no Paleoproterozóico. Essa evolução transamazônica inicia-se com a formação de crosta oceânica juvenil a 2,26-2,20 Ga, evidenciada pelas idades eoriacianas de cristalização de gabros do Complexo “Île de Cayenne” e de zircões herdados em rochas plutônicas e sedimentares deformadas e metamorfisadas. Entre 2,18 Ga e 2,13 Ga, um magmatismo mesoriaciano de tipo tonalítico-trondjhemítico-granodiorítico (TTG) predomina, em associação com o depósito de formações vulcano-sedimentares do tipo greenstone belts. Esse episódio magmático é interpretado em termo de magmatismo plutono-vulcânico multi-estágios em contexto de arco de ilhas relacionado a uma zona de subdução com vergência para sul, induzida pela convergência dos blocos arqueanos africano e amazônico durante uma fase D1. A idade do magmatismo TTG refleita globalmente a sua geometria: Uma primeira geração de TTG migmatíticos, datada em 2,18-2,16 Ga ocorre no norte e no sul da Guiana Francesa, em volta de uma segunda geração de TTG, datada em 2,15-2,13 Ga, denominada de complexo TTG central. O caráter síncrono da formação dos greenstone belts com o magmatismo TTG é demonstrado pela idade de formação dos termos vulcânicos entre 2,16 - 2,14 Ga. Em particular, o magmatismo básico-ultrabásico da suíte Tampok é datado em 2,15 Ga e é contemporâneo do magmatismo TTG mesoriaciano. Um episódio metamórfico de baixa pressão é associado a esta fase D1. Um episódio magmático essencialmente granítico, com intrusões básicas subordinadas, ocorre em torno de 2,11-2,09 Ga, testemunhando o fechamento das bacias de arcos vulcânicos, com uma evolução do contexto de subdução para um processo de transcorrência sinistral dos blocos continentais convergentes (D2a). A idade desse evento D2a é determinada por um veio sin-tectônico datada a 2098 ± 2 Ma. Um processo de migmatização, contemporânea deste episódio magmático, é identificada em torno de 2,10 Ga de acordo com as idades de zircões e monazitas dos granitóides TTG do norte e do sul da Guiana francesa. Em paralelo às evidencias no campo da fusão in situ de metatonalitos, a existência de zircões e monazitas com idades em torno de 2,19-2,17 Ga confirma que os produtos da migmatização foram originados da fusão do magmatismo TTG e das seqüências de greenstone. No norte da Guiana Francesa, o episódio transcorrente sinistral D2a é marcado pela abertura de bacias detríticas tardias, ao longo da borda norte do complexo TTG central (bacias do tipo pull-apart). A idade de um episódio tectônico D2b é definida pela datação de monzogranitos meta-aluminosos em torno de 2,08-2,06 Ga, que se formaram ao longo de corredores transcorrentes dextrais WNW-ESE, cortando as bacias do tipo pull-apart. Essa configuração crono-estrutural é reforçada, em escala mesoscópica, pela observação, no campo, de veios migmatíticos ao longo de planos de cisalhamento N145 que cortam a foliação migmatítica D2 no complexo TTG setentrional (setor de Laussat). Um metamorfismo anti-horário de pressão baixa a intermediária é registrado nas bacias detríticas e refleita a ausência de espessamento crustal significativo nas rochas metassedimentares. É interpretado em termos de gradiente térmico anormalmente elevado durante uma fase de soterramento seguida de um resfriamento isobárico. Esse episódio metamórfico é contemporâneo de um tipo de evolução pressão - temperatura anti-horária encontrado mais a oeste, no Suriname, onde o mesmo culmina com a atuação de um metamorfismo de ultra-alta temperatura no setor dos Bakhuis Mountains, datados a 2,07-2,05 Ga. As características desse evento metamórfico, junto com a abundância de um magmatismo granítico produzido pela fusão dos granitóides TTG e das seqüências greenstones a pressão média são relacionadas a processos de subidas mantélicas em resposta a um estiramento prolongado em escala continental. Os valores positivos de e(Nd)t encontrados tanto nas rochas metavulcânicas quanto nos metagrauvacas das seqüências greenstones, assim como nas granitóides TTG associados confirmam o caráter juvenil dos complexos granito-greenstones, excluindo uma participação significativa de crosta pré-transamazônica na sua gênese. Nenhuma relíquia preservada de continente arqueano foi encontrada na Guiana Francesa. Uma assinatura arqueana é evidenciada apenas pelos valores negativos de e(Nd)t registrados em metapelitos e pelas idades entre 3,19-2,77 Ga de zircões detríticos de quartzito das seqüências greenstones, bem como pelos valores negativos de e(Nd)t e zircões herdados com idades de até 2,71 Ga de alguns granitóides do norte e do sudeste da Guiana Francesa. Exames de diques marcando estágios precursores da abertura do Oceano Atlântico cortam todas as litologias paleoproterozóicas. Junto com essa geração de diques mesozóicos, diques paleoproterozóicos (> 1,8 Ga), orientados NNE-SSW, e diques neoproterozóicos (809 Ma), orientados NW-SE foram identificados por datação Ar-Ar e K-Ar, respectivamente, e pela assinatura paleomagnética.
Résumé
Consécutivement à la réalisation de la carte géologique à 1/500 000 de Guyane (2ème édition), nous présentons une synthèse pluri-thématique et détaillée couvrant l’ensemble des formations paléoprotérozoïques de ce département. Ce travail de synthèse intègre l’apport d’une campagne géophysique aéroportée, de levés de terrain et la réalisation d’une centaine de nouvelles données isotopiques (Pb-Pb et Sm-Nd). Nous discutons l’évolution complexe de l’orogenèse transamazonienne en termes de croissance crustale multi-étapes, prenant en compte des processus de recyclage archéen ainsi que des processus d’accrétion juvénile et de réactivation thermotectonique au Paléoprotérozoïque. Cette évolution transamazonienne débute par la formation d’une croûte océanique juvénile à 2,26-2,20 Ga, comme en témoignent l’âge éorhyacien de cristallisation de gabbros du Complexe de l’Ile de Cayenne, et les âges de zircons hérités dans des termes plutoniques et sédimentaires déformés et métamorphisés. De 2,18 à 2,13 Ga, un magmatisme de type tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG) se développe de façon prédominante en association avec le dépôt de formations volcano-sédimentaires (ceintures vertes). Nous interprétons cet événement en termes de magmatisme plutono-volcanique d’arc multi-étapes d’âge mésorhyacien, à l’aplomb d’une zone de subduction à plongement sud, induite par la convergence des blocs archéens africain et amazonien pendant une phase D1. L’âge du magmatisme TTG reflète globalement sa géométrie : une première génération de TTG migmatitiques, datée à 2,18-2,16 Ga, affleure au Nord et au Sud de la Guyane (complexes Laussat et Tamouri) de part et d’autre d’une seconde génération de TTG, datée à 2,15-2,13 Ga, et à laquelle on se réfèrera comme le complexe TTG central de Guyane. Le caractère synchrone du dépôt des ceintures de roches vertes vis-à-vis de ce magmatisme TTG est démontré par l’âge de mise en place de termes volcaniques entre 2,16 et 2,14 Ga. Notamment, le magmatisme basique à ultrabasique de la suite Tampok est daté à 2,15 Ga et apparaît donc comme synchrone du magmatisme TTG mésorhyacien. Un métamorphisme de type basse pression est associé à la phase D1, comme en témoignent les paragenèses symptomatiques à andalousite du Nord et du Sud de la Guyane. Un magmatisme granitique et en moindre proportion, des intrusions basiques, se mettent en place vers 2,11-2,08 Ga, et témoignent de la fermeture des bassins d’arc volcanique, avec une évolution du contexte de subduction initial vers un processus de coulissage sénestre (D2a) des blocs continentaux convergents. L’âge de cet événement D2a est calé par une veine syntectonique datée à 2098 ± 2 Ma. Le caractère synchrone d’un processus de migmatisation avec cet épisode magmatique est calé par l’âge à ca. 2,10 Ga de zircons et de monazites dans les TTG migmatitiques du Nord et du Sud de la Guyane. Parallèlement aux évidences de terrain témoignant d’une fusion in situ de métatonalite, l’existence de zircons et de monazites d’âges aussi vieux que 2,19-2,17 Ga confirme que les produits de migmatitisation sont issus de la fusion des TTG et des ceintures vertes. Au Nord de la Guyane, l’épisode tectonique transcurrent sénestre D2a est marqué par l’ouverture de bassins tardifs de type détritique, le long de la bordure nord du complexe TTG central (bassins en “pull-apart”). L’âge d’un épisode tectonique D2b est déterminé par la datation de monzogranites metalumineux à 2,08-2,06 Ga, mis en place le long de couloirs transcurrents dextres WNW-ESE, et qui recoupent les bassins en “pull-apart”. Ce calage chronostructural est appuyé à l’echelle mésoscopique par l’observation de veines migmatitiques mises en place le long de plans de cisaillement N145° recoupant la foliation migmatitique D2 dans le complexe TTG septentrional (Laussat). Un métamorphisme « anti-horaire » de type basse-pression à moyenne-pression est enregistré dans les bassins détritiques et reflète l’absence d’épaississement crustal significatif dans les métasédiments. Il est interprétable en termes de gradient thermique anormalement élevé pendant une phase d’enfouissement, auquel succède un refroidissement isobare. Cet épisode métamorphique est contemporain d’un même type d’évolution Pression-Température anti-horaire démontré plus à l’Ouest au Suriname, où il culmine avec la formation du métamorphisme d’ultra-haute température des Monts Bakhuis, daté à ca. 2,07-2,05 Ga. Une telle signature métamorphique, ainsi que l’abondant magmatisme granitique produit par la fusion des TTG et ceintures de roches vertes à des pressions modérées, sont corrélés avec des processus de remontée mantellique en réponse à un étirement crustal prolongé. Les valeurs e(Nd)t positives à la fois dans les métavolcaniques et métagreywackes des ceintures vertes et dans les termes plutoniques des TTG, confirment le caractère juvénile des complexes TTG-ceintures vertes et excluent pour leur genèse la participation significative d’une croûte pré-transamazonienne. Aucune relique de continent archéen n’a été reconnue en Guyane. Une empreinte archéenne est uniquement mise en évidence par les valeurs e(Nd)t négatives de métapélites, par les âges à 3,19-2,77 Ga de zircons détritiques dans les ceintures vertes, et par les valeurs e(Nd)t négatives et les zircons hérités aussi vieux que 2,71 Ga dans quelques granites du nord et du sud-est de la Guyane. Les essaims de dykes, marquant les stades précurseurs de l’ouverture de l’Atlantique, recoupent toutes les lithologies paléoprotérozoïques. Parallèlement à ces occurrences mésozoïques, des générations de dykes NNE-SSW paléoprotérozoïques (³ 1.8 Ga) et NW-SE néoprotérozoïques (809 Ma) ont été identifiées respectivement par datation Ar-Ar et K-Ar, ainsi que par leur signature paléomagnétique.
Mots clés : Paléoprotérozoïque, Orogénie transamazonienne, Magmatisme, Migmatitisation, Datation Pb-Pb, U-Pb, U-Th-Pb, K-Ar, Sm-Nd, Ceinture de roches vertes, Géodynamique, Guyane, Bouclier guyanais.
Abstract
As a complement to the 1:500,000-scale Geological Map of French Guiana (2nd edition), we present a comprehensive and detailed overview of the wide spectrum of Paleoproterozoic terrains in the country on the basis of an airborne geophysical survey, geological field investigations, and about 100 new isotopic (Pb-Pb and Sm-Nd) data. We discuss French Guiana’s complex Transamazonian orogenic evolution in terms of multi-stage crustal growth, with both Archean recycling and juvenile Paleoproterozoic accretion and reworking. This evolution began with the formation of juvenile oceanic crust at 2.26 - 2.20 Ga, as indicated by the Eorhyacian crystallization age of gabbroic rocks from “Île de Cayenne Complex” and by inherited zircon ages in reworked plutonic and metasedimentary rocks. Then, from 2.18 to 2.13 Ga, came a period of dominant tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG) type magmatism and regionally associated greenstone belts. This we interpret in terms of a Mesorhyacian multi-pulse island-arc plutono-volcanism in response to a main southward-directed subduction during a D1 event related to a N-S oriented convergence of the African and Amazonian Archean blocks. The age distribution of the TTG magmatism seems to be roughly dependent on the geographical location of the dated rocks within an intra-arc younging direction: the older (2.18 - 2.16 Ga) migmatitic TTG is found exposed in northern and southern French Guiana (Laussat and Tamouri complexes) while the youngest (2.15 - 2.13 Ga) generation occupies an inner position known as the Central TTG Complex. That the greenstone deposits were synchronous with the TTG magmatism is indicated by the emplacement of volcanics from 2.16 Ga to 2.14 Ga - for example, the basic to ultrabasic magmatism of the Tampok suite has been dated at 2.15 Ga and was therefore synchronous with the Mesorhyacian TTG magmatism. Low-pressure type metamorphism is also associated with D1, as revealed by an andalusite-type paragenesis in both the northern and southern branches of the greenstone belt. Granitic magmatism and minor gabbroic intrusions then occurred at ca. 2.11 - 2.08 Ga in response to the closure of the island-arc basins, with an evolution from southward-directed subduction to sinistral wrenching (D2a). A first geochronological reference for this D2a event is registered in a syntectonic vein dated at 2098 ± 2 Ma. That migmatization accompanied this magmatic episode is indicated by the ca. 2.10 Ga age recorded in zircons and monazites in the migmatitic TTG domains of northern and southern French Guiana. In addition to field evidence of in situ melting of metatonalite, the existence of inherited zircons and monazites up to 2.19 - 2.17 Ga in age confirms that the migmatite originated from melting of a TTG-greenstone suite. In northern French Guiana, the D2a transcurrent sinistral event was marked by the opening of late detrital basins, along the northern limb of the central TTG complex (pull-apart basins). The age of a D2b event is inferred from the 2.07 -2.06 Ga dating of late metaluminous monzogranite emplaced along a WNW-ESE dextral strike-slip corridor, and dissecting pull-apart basins. Further chrono-structural support is given by co-eval mesoscopic melt veins emplaced along N145 dextral shear planes dissecting the main D2 migmatitic foliation in the northern Laussat TTG complex. A low- to medium-pressure D2b counterclockwise metamorphism, recorded in the detrital basin units, reflects a lack of significant crustal thickening in the metasediments; it is best interpreted as an anomalously high geothermal gradient during burial followed by isobaric cooling. This metamorphic stage was contemporaneous with a similar counterclockwise Pressure-Temperature path exemplified farther west in Suriname, where it culminated in the formation of the Bakhuis ultrahigh-temperature (UHT) granulite belt dated at ca. 2.07 - 2.05 Ga. Such a metamorphic signature, together with the abundant granite magmatism produced by the melting of the TTG-greenstone belt at moderate pressures, are correlated with mantle upwelling during prolonged crustal stretching. The positive e(Nd)t values both of the acid metavolcanic rocks and metagreywacke from the greenstone belts and of associated TTG granitoid, confirm the juvenile character of the TTG-greenstone complexes and preclude the involvement of significant pre-Transamazonian crust in their genesis. No preserved remnants of the Archean continents have been encountered in French Guiana. Archean fingerprinting is only displayed by negative e(Nd)t values on metapelite, by 3.19 - 2.77 Ga detrital zircons in quartzite from the greenstone belt, and by negative e(Nd)t values and inherited Archean zircon as old as 2.71 Ga in some granitoids from northern and southeastern French Guiana. Dyke swarms, marking the precursor stages of the opening of the Atlantic Ocean, cut all the Paleoproterozoic lithologies. In addition to these well-known Mesozoic occurrences, NNE-SSW Paleoproterozoic (³ 1.8 Ga) and NW-SE Neoproterozoic (809 Ma) generations of dykes have been identified by Ar-Ar and K-Ar dating, respectively, and by the paleomagnetic signature.
Key words: Paleoproterozoic, Transamazonian orogeny, Magmatism, Migmatization, Dating, Pb/Pb, U/Pb, U/Th/Pb, K/Ar, Sm/Nd, Greenstone belts, Geodynamics, French Guiana, Guiana Shield.
Dernière mise à jour le 03.08.2015